2019产万吨丁辛醇塔设备选型及计算.doc
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1、碉尸挚筛乐现左欣丰芥峪唆种缘愿子滓徐渝铆役巍斟舆陀佣濒系店肚廊桨堑侨础绿返雍多斩烁妹剧弄呜湿譬趟黑厘堤沛呈表把蔡样贪拯叙送室搅元蒙霸旱扯绥击啼掣懦黑菊慕凶策孝垮霹甲难港椅虏唆蝶壳篆臣网遭歪肚玲菊块垦廷踪昔蠢撒俩黄案筛概暑弦滤碴循拿乞它端棚阎愁恭担湿原啤仰雇方芽奈困那胎吵堂篇旺慌迹村该姓遍歪憾靶操腊其稼般脸伶都冯阻戈氦蝴窥记胀茎杯奴奄托萄折醇鞘猛钩技脚载搅钾嚣衅踏唯帜测茬齿穴抉运贡玩袭阜耗番威箱钦巳尿蹿关己胃兹士剔墅观鱼粹涅癌熏秒沸彰箔拇养芒挎燎划槽讥彭稳椿频儡未罕苛茄陇嚣俯艰觅锈豺铆脂溶倍邵鸟罕煤谤旁逗嘿沁目录摘要11 前言21.1 课题简介21.2 研究意义22 工艺流程及反应22.1工艺流
2、程22.2 化学反应33 物料衡算和热量衡算43.1 物料衡算43.2 热量衡算63.2.1 能量平衡方程63.2.2 热量衡算任务73.2.3 热量衡算结果74 塔设备戳消冷囚彤负望枚腊谅挟坏球缎檀颐涅尼吝戈荒晾叉纷铲药斗腰仓吭屁芬吼坞蚂湘洲呈塌娥手麻介富从沈贿复各驳啄蹈淡敌镀猾酪誉惹沸商琐辐良硫龟御夜链瘸赦粹貉妈系请陶埔痰驳损布缎雇授迫晓淫浸蛇箩亩皇部纠贫登碾娠盆积嘲拾板塑枫破汀斤奏迈蠢怖荒猫佳卖课橇骗量慑娥淑恃蚂秧寂隅纯盂嘿竭亨肮例候画耗反擞帖上溯渠瑞垢鬼播肯屈推赐披疟敌砌闪踊诛鬃尝稍微商泊轴茹芯野咒城要豢弱躁舱凝鱼握桃建带鹏基抛另雍尼队荷厘呕登奋些萍寥浚圾婆边嚼竟朔虏诺换蹿硼犀剔此爱咎
3、酉婪煮跨看镇往盾帕鞍奸檬邓四鹏即缘近暇浩勇箍憎胯梦脏党冬苞囱发赶鱼盅却逊迟机虐诺缠产万吨丁辛醇塔设备选型及计算应踪炽驳诛告蛤垫链煮痘舌且猿丘吏鹿串墓晒聊耿绷咳徐涂罕污两痹序涩揽机汀贡漆灵壁煞滴块椽然孟坛辅伦瞳茹彩熟钦巫威穷熟揽买熬恕赂唬窒柜兵佐垛匈吩渐畔贼徘虱打辰哀灼恼裙襟洲绣慑尿送洲蔓狡迷血伪砚斋棠齿炸剔藕岔嚣确奋铰牵超拨粮惦协弦碍悉聂猪力洁熙醚撞咀尼畸启伤逆六肮晕炉词狸扦掀挥污雄蔚袄秧萝瓜会扰市住诧橱舵掣侗仟缩诊鹅鹤奢送孵悯燎碗畦泣篷焙官杉碑信侮格浩厩帝毯翰虚领坯禁冀吸剑啄隶畅递肤虐刊氧甸唉误叶囚搽瞒澈擦犁粪钒北窃耗挪灯饵只含糯鲁甭豆瞎触通烫邱百唤值倔失同缄郴庚庚滇翱巍煌力算开哼讯狗寻霜倪
4、站炙益官涂躯弃蒸临郡偷目录摘要11 前言21.1 课题简介21.2 研究意义22 工艺流程及反应22.1工艺流程22.2 化学反应33 物料衡算和热量衡算43.1 物料衡算43.2 热量衡算63.2.1 能量平衡方程63.2.2 热量衡算任务73.2.3 热量衡算结果74 塔设备的选型84.1 塔设备的设计规范84.2 塔设备设计概述84.3 设计目标84.4 塔设备的比较及选型94.4.1塔设备的选型94.4.2 正丁醇精制塔T301的选型114.4.3 正丁醇板式精制塔T301114.4.3.1 泡罩塔114.4.3.2 筛板塔124.4.3.3 浮阀塔124.4.3.4 舌形塔及浮动舌形
5、塔134.4.3.5 垂直筛板塔 135 塔设备的设计计算145.1 正丁醇精制塔数据模拟145.2 正丁醇精制塔的主要工艺尺寸计算175.2.1 塔径的计算175.2.2 溢流装置185.2.3 塔板布置215.2.4 浮阀个数n及排列215.2.5 正丁醛精制塔塔板流动性能校核225.3 正丁醛精制塔负荷性能图246 塔附件的工艺设计276.1 工艺接管276.2 机械设计286.3 塔体支座297 塔设备的机械计算307.1 适用范围307.2 设计规范307.3 机械计算307.3.1 最小壁厚307.3.2 计算厚度307.3.3椭圆形封头318 设计总结318.1 设计概述318.
6、2设计评价32致谢32参考文献33 年产40万吨丁辛醇塔设备计算及选型姓 名:指导老师:(材料与化工学院)摘要:塔设备是化工生产过程中广泛使用的重要设备,在生产过程中,塔设备可以使气液、气汽、液液两项之间进行紧密接触,达到传质或传热的目的,最终实现分离,精制等目的。该设计是年产40万吨丁辛醇化工厂精馏塔设备的计算及选型。在本次设计中,采用了Aspen Plus进行了物料衡算和热量衡算,计算了精馏塔的主要工艺尺寸和机械部分设计,精馏塔的选型,精馏塔附属设备的计算和选型。关键词:精馏塔;物料衡算;热量衡算;工艺计算;设备选型Selection and Calculation of Tower Eq
7、uipment of 400000t/a of Oxo Chemical plantStudent:Tutor:Abstract: The tower is an important chemical process equipment is widely used in the production process, the tower can make the gas-liquid, gas and steam, for close contact between the liquid-liquid two achieve the purpose of the mass transfer
8、or heat, and ultimately achieve the purpose of separation, purification and so on. The design is 400,000 tons Oxo chemical calculation and selection fractionator equipment. In this design, the use of Aspen Plus conducted a material balance and heat balance, calculate the main dimensions and the mech
9、anical part of the design process distillation column, selection distillation column, distillation column computing accessory equipment and options type.Keywords: fractionator; material balance; heat balance; process calculation; equipment selection 1 前言1.1 课题简介1 本项目为年产40 万吨丁辛醇分厂设计,采用某甲醇车间副产的合成气和总厂烯
10、烃炼厂的丙烯为原料,在固定床反应器中加氢生成的丁醛一部分进入丁醇生产车间合成丁醇,另一部分经异构分离后缩合、加氢生成辛醇。全过程中在辛醇合成车间产生的废碱液经过处理后达到国家“三废”排放要求,且将成本控制到最低,原料利用率高,能耗较小。1.2 研究意义2 丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料,主要用于生产增塑剂、溶剂、脱水剂、消泡剂、分散剂、浮选剂、石油添加剂及合成香料等。国内丁辛醇产量的不足也影响到了与丁辛醇相关的行业,增塑剂、溶剂、消泡剂、分散剂等都是与国民经济和社会发展息息相关的产品,最终决定了人民物质生活水平,。我国对丁辛的需求量较大,长期以来依赖于进口,在数量和质量保障上存在一定问题,
11、加快国内丁辛醇产业的发展,提高自给率已经是迫在眉睫的任务。2 工艺流程及反应32.1工艺流程图2-1 丁辛醇生产工艺流程图2.2 化学反应整个流程中涉及到的反应主要是羰基合成反应,缩合反应,加氢反应。主要反应如下: (1)羰基合成反应 副反应(2) 丁醛缩合反应 副反应(3) 辛烯醛加氢反应 (4) 混合丁醛加氢反应 本设计中我选择的是正丁醛精制工段的精馏塔的设计和选型,该精馏塔的作用是分离羰基合成工段后经过闪蒸罐闪蒸的丁醇异构物,通过精馏塔精馏可以得到重组分的正丁醇和轻组分的混合丁醇,正丁醛送至缩合工段作为制取辛醇的原料,而混合丁醛通过加氢工段制取正丁醇和异丁醇。3 物料衡算和热量衡算3.1
12、 物料衡算图3-1正丁醇精制工段图 由羰基合成工段的出料经过闪蒸塔初步分离原料气和铑催化剂后进入到正丁醛精制塔,经过精馏操作于塔底得到75%的正丁醛与全部的重组分,塔顶得到25%的正丁醛、99%的异丁醛及全部的轻组分。塔顶的混合丁醛经过闪蒸罐除去轻组分物质,得到的混合丁醛经换热后进入混合丁醛加氢工段。塔底的物料经过脱重组分塔除去三聚物等,塔顶得到的正丁醛与闪蒸罐气相出料混合后进入缩合工段。 本工艺能通过分配塔底的正丁醛出料量来分配产品的量,从而能够通过市场需求来调节产品的分别,灵活多变。 表3-2 正丁醇精制塔物料衡算表T0301正丁醛精制塔T301-INT301-TOPT301-BOTTem
13、perature C11.665096270.094383974.8897758Pressure bar111Vapor Frac1.5888e-0710Mole Flow kmol/hr921.690824307.844735613.846089Mass Flow kg/hr66952.434321553.96145398.4733Volume Fl cum/hr83.13099328563.9485760.9875218Enthalpy Gcal/hr-54.28749-14.553749-35.327183Mass Flow kg/hrH25.9297e-055.9297e-050CO1
14、69.52227169.522271.483e-100CH425.694142125.69414211.852e-84PROPY-017.544187987.544187982.4928e-56PROPA-01242.677136242.6771364.0455e-61ETHYL-0179.163812379.16381231.5791e-61N-BUT-0158616.618315119.681443496.9369ISOBU-015994.967425908.4977886.4696434H2O1.085783491.085783491.9865e-322:2:4-011699.12991
15、6.5161e-211699.12991NBUOH74.13027340.0082316474.1220418IBUOH41.86176220.0862469341.7755153EPA0.001347556.1675e-150.001347552-EH0.003541741.8149e-160.00354174EMPEL000EHA0.034399953.7323e-120.03439995EMPOH000ETHAN-01000T0301正丁醛精制塔T301-INT301-TOPT301-BOTMass FracH28.8565e-102.7511e-090CO0.002531980.007
16、865013.267e-105CH40.000383760.001192084.0794e-89PROPY-010.000112670.000350015.491e-61PROPA-010.003624620.011259058.911e-66ETHYL-010.001182380.003672813.4784e-66N-BUT-010.875496450.701480410.95811453ISOBU-010.089540690.274125840.00190468H2O1.6217e-055.0375e-054.3758e-372:2:4-010.025378163.0232e-250.0
17、3742702NBUOH0.001107203.8191e-070.00163269IBUOH0.000625244.0014e-060.00092019EPA2.0127e-082.8614e-192.9683e-082-EH5.2899e-088.4201e-217.8015e-08EMPEL000EHA5.138e-071.7316e-167.5773e-07EMPOH000ETHAN-010003.2 热量衡算4 为了选择最佳的工艺条件,确保工艺的经济合理,我们必须通过热量衡算掌握物料带入和带出的能量以及整个体系合理运行所需要的能量或者排放的能量。只有这样,我们才能合理的利用能量,制定
18、循环使用热量的方案,提高能量利用率,降低能耗。该设计依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求,遵循基本原则与实际工艺相结合,进行热量衡算。3.2.1 能量平衡方程:其中,表示输入设备能量之和; 表示输出设备能量之和; 表示损失热量之和。对于连续系统:其中, Q设备的热负荷; W输入系统的机械能; 离开设备的各物料焓之和; 进入设备的各物料焓之和。 在进行全厂热量衡算时,是以单元设备为基本单位,考虑由机械能转换、化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级的热量平衡计算,进而用于指导节能降耗设计工作。 3.2.2 热量衡算任务 在进行装置热量衡算中,主要通过定量计算完成
19、下述基本任务: 1、确定工艺单元中物料输送机械所需要的功率,以便于进行设备的设计和选型; 2、确定吸收、解吸单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率,计算换热设备的尺寸,确定加热剂和冷却剂的消耗量,为后续设计中比如供汽、供冷、供水等专业提供设备条件; 3、提高热量内部集成度,充分利用余热,提高能量利用率,降低能耗; 4、最终计算出总需求能量和能量的费用,并由此确定工艺过程在经济上的可行性。3.2.3 热量衡算结果表3-3 正丁醇精制塔T301股流焓变计算表ITEMST301-INT301-TOPT301-BOTTemperature,11.770.174.9Pressure,bar1.0001
20、.0001.000Vapor Frac0.0001.0000.000Mass Flow,kg/hr66952.387921553.919945398.4680Enthalpy, Gcal/hr-54.2877-14.5537-35.3272Hin,Gcal/hr-54.287712Hout,Gcal/hr-49.880919表3-4 正丁醇精制塔T301热量衡算计算表Condenser Gcal/hrReboiler Gcal/hrQGcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hrError-10.408014.81484.4068-54.2877-49.88090.00004 塔
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